Способ определения средней скорости водотока с устойчивым руслом

 

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения средних скоростей руслового потока. Целью изобретения является повышение точности. Для измерения средней скорости руслового потока разбивают живое сечение водотока на пояса шириной db и глубину на ленты шириной dh. Находят координаты пояса, где сосредоточены участки лент со средними скоростями на этих лентах по формуле Ln ==mh + ah ±^ db, где m - откос русловогопотока; h - глубина потока: а - эмпирический коэффициент: п - число лент поля скоростей. Затем измеряют локальнйе скорости в участке средних скоростей каждой ленты поля скоростей и определяют среднюю скорость водотока по формуле, приведенной в тексте описания. 1 ил.слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Р 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817569/10 (22) 16.01.90 (46) 15.02.92. Бюл. ¹ 6 (71) Кубанский сельскохозяйственный институт и Октябрьское управление осушительно-оросительных систем (72) В,Д.Давыдов и А.Ф.Епатко (53) 532.574 (088.8) (56) Орлова В.В. Гидрометрия, JT;: Гидрометеоиздат, 1974, с. 103-106.

Карасев И.Ф. Влияние турбулентности потока на точность интеграции поля скоростей по вертикали. /Труды Государственного гидрологического института "Вопросы гидрометрии", 1973, N 202, с. 64-73. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ

СКОРОСТИ ВОДОТОКА С УСТОЙЧИВЫМ

РУСЛОМ

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для измерения средней скорости водотока.

Известен способ измерения средней скорости на вертикали с помощью поплавков-интеграторов.

Недостаток данного способа заключается в низкой точности измерения средней скорости потока, Наиболее близким к предлагаемому является точечный способ, заключающийся в замере скоростей в ряде точек на всех скоростных вертикалях гидрометрического створа, по результатам которого определяют среднюю скорость.,, Ы„, 1712887 А1 (57) Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения средних скоростей руслового потока. Целью изобретения является повышение точности.

Для измерения средней скорости руслового потока разбивают живое сечение водотока на пояса шириной db и глубину на ленты шириной dh. Находят координаты пояса, где сосредоточены участки лент со средними скоростями на этих лентах по формуле L> =

=mh + ah +.— db, где m — откос руслового потока; h — глубина потока; а — эмпирический коэффициент; и — число лент поля ск >ростей. Затем измеряют локальнйе скорости в участке средних скоростей каждой ленты поля скоростей и определяют среднюю скорость водотока по формуле, приведенной в тексте описания. 1 ил.

Недостатком известного способа является низкая точность определения средней скорости.

Цель изобретения — повышение точности определения средней скорости водотока в устойчивом русле.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения средней скорости водотока с устойчивым руслом, включающем замеры скоростей водотока в ряде точек и определение средней скорости по результатам отдельных измерений, живое сечение водотока разбивают по вертикали на ленты, а по горизонтали — на пояса скоростей и по формуле

1712887

L = m ° h+ah 2 db.

1 (1) где m — откос руслового потока;

h — глубина потока; а — эмпирический коэффициент;

db — ширина пояса, находят координаты пояса, в котором сосредоточены участки средних скоростей отдельных лент скоростей, производят замеры в одной из точек на каждой ленте и по формуле

С1ц,.пц+C2 ОЬг+ .....Сл цlh„

Vcp 1 1 где ci — весовой коэффициент средней скорости отдельной ленты;

u Jhi — скорость в точке на участке средних скоростей отдельной ленты поля скоростей;

n — число лент поля скоростей;

t =1,2... и, находят среднюю скорость живого сечения водотока., На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

С гидрометрического мостика измеряют глубину и ширину водотока. Затем по формуле (1) находят координаты участков лент со средними скоростями течения. Далее в пределах этих участков производят замеры скоростей по участкам пояса с глубиной dh. Размер dh зависит от точности, которую необходимо получить. Так, при наличии ледового покрова должно быть не менее 6 замеров, а при ercr отсутствии — не менее 5 замеров. По результатам замеров определяют среднюю скорость водотока по формуле (2).

Способ основан на знании закономерностей в распределении скоростей по живому сечению водотока, определенных в результате обработки большого числа первичныхданных натурных и экспериментальных исследований.

Сущность способа заключается в следующем.

Поле скоростей живого сечения водотока можно представить состоящим из лент и поясов скоростей, причем ленты скоростей представляют собой скорости отдельных элементарных струй жидкости, заключенные между параллельными плановыми эпюрами скоростей, находящимися на расстоянии dh друг от друга по глубине, а пояса скоростей — скорости отдельных элементарных струй жидкости, заключенные между вертикальными эпюрами скоростей, расположенными на расстоянии db по ширине водотока.

При этом в местах пересечения лент и поясов скоростей в отдельных элементар5 ных струйках, принадлежащих одновременно лентам и поясам скоростей, скорости между собой равны: ил =u> (3) где . ощ- местная скорость в 1-й точке ленты

"0 р сте »: цщ,— местная скорость в i-й точке пояса скоростей.

В ленте скоростей при dh — 0 можно всегда определить среднюю скорость плановой эпюры скоростей из выражения," un;,(b)» b цсл! — ) где ucn(средняя1корость в плановой эпюре скоростей;

Ь1 — расстояние от постоянного начала до уреза воды левого берега;

bz — расстояние от постоянного начала до уреза воды правого берега;

Ь вЂ” ширина водотока.

Средняя скорость в поясе скоростей

u cù при db определяется как средняя скорость вертикальной эпюры скоростей из

30 выражения

f7

5 ил! (Ь)йЬ

ucn> = °

Из анализа,эпюр скоростей, получен35 ных в результате обработки данных экспериментальных и натурных исследований, следует, что в любой ленте поля скоростей имеется участок с рядом точек, имеющих . скорости, равные по величине средней ско40 рости рассматриваемой ленты скоростей; в поле скоростей можно выделить пояс скоростей, где сосредоточены средние скорости лент скоростей. Координаты пояса скоростей следует определять по зависимо45 сти(1); средняя скорость живого сечения водотока определяется из выражения (2).

После определения по формуле (2) средней скорости потока воды и, зная площадь

50 живого сечения водотока, можно, определить расход воды водотока:

Q= C0Vcp

Формула изобретения

Способ определения средней скорости

55 водотока с устойчивым руслом, заключающийся в измерении локальных скоростей водотока в ряде точек и определении средней скорости по результатам отдельных локальных измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, жи1712887

Умяпв жюппе ю я ащоя жй zk сосредоточены срвднае rmpnrmv

35

45

Составитель Ю.Власов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор А.Лежнина

Заказ 534 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вое сечение потока разбивают по вертикали на ленты шириной dh и по горизонтали на пояса шириной db и определяют координаты Ln поясов, в которые сосредоточены участки средних скоростей отдельных лент поля скоростей, по формуле

Ln=mh+ah ч 2 db, 1 где m — откос руслового потока;

h — глубина потока; а — эмпирический коэффициент;

n — число лент поля скоростей, затем измеряют локальные скорости

u hJ в участке средних скоростей каждой ленты поля скоростей и определяют среднюю скорость Чся водотока по формуле

С1 а1 ь! + сг вил + .....Cn Ul hn

+QP и

Ч где ci — весовой коэффициент. средней скорости отдельной ленты;

l-1,2... A.